建筑智能物理環(huán)境評價改善方法

1、建筑智能物理環(huán)境評價改善方法 智能建筑指通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物。其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，智能建筑在我國發(fā)展迅速，“建筑和“環(huán)境”這兩個概念就是不可分割的。從最早為了躲避自然環(huán)境對自身的傷害，用樹枝、石頭等天然材料建造的原始小屋，到現(xiàn)代化的高樓大廈，人類幾千年的建筑活動無不受到環(huán)境條件和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響。同時，隨著人們對人與自然、建筑與人、建筑與環(huán)境之間關(guān)系的認(rèn)識不斷調(diào)整與深化，人們對建筑在人類社

2、會中的地位以及建筑發(fā)展模式的認(rèn)識也在不斷提高。從躲避自然環(huán)境對人身的侵襲開始，隨著人類文明的進(jìn)步，人們對建筑的要求不斷提高。 人們希望建筑物能滿足的基本要求包括以下方面：安全性、功能性、舒適性、美觀性。而不同類型的建筑有著不同的要求。“智能建筑環(huán)境學(xué)”，就是反映智能建筑環(huán)境的內(nèi)在特征與控制方法的課程，能夠幫助我們更清楚地認(rèn)識這個研究對象，為我們采用各種方法來改造、控制這個研究對象創(chuàng)造條件。 智能建筑環(huán)境主要是指響應(yīng)的聲環(huán)境，光環(huán)境，熱濕環(huán)境，空氣品質(zhì)環(huán)境，安全環(huán)境（入侵防范、火災(zāi)報警、電磁輻射），辦公及通信環(huán)境。 本文首先研究建筑熱濕環(huán)境、光環(huán)境的影響因素和評價指標(biāo)，逐一分析各環(huán)境影響因子的可

3、控性。然后針對不同環(huán)境要素的控制需求，制定智能控制策略，提出智能熱環(huán)境、智能光環(huán)境的控制方法，為構(gòu)建建筑智能環(huán)境奠定基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：建筑智能環(huán)境，智能熱濕環(huán)境，智能光環(huán)境一.建筑室內(nèi)物理環(huán)境評價要素智能控制需求 1.1建筑熱濕環(huán)境評價要素及智能控制需求 影響熱濕環(huán)境的因素較多，可以分為三大類：環(huán)境因素、個體因素和其他影響因素就智能熱濕環(huán)境而言，主要影響因素僅涉及到其中的環(huán)境因素，即室內(nèi)空氣溫度、氣流速度、相對濕度和平均輻射溫度。 1、室內(nèi)空氣溫度 人體對溫度的感覺相當(dāng)靈敏，室內(nèi)空氣溫度是影響人體熱舒適最主要的因素，它直接影響人體與室內(nèi)環(huán)境之間的顯熱交換。 2、室內(nèi)空氣濕度 實際應(yīng)用中，習(xí)慣用相

4、對濕度表示空氣的濕度。在一定溫度下，當(dāng)空氣中水蒸氣的含量達(dá)到該溫度下水蒸氣含量最大值時，稱該空氣稱為飽和濕空氣，此時其中含有的水蒸氣的分壓力定義為飽和水蒸氣分壓力。 3、空氣平均流速 室內(nèi)氣流速度主要影響人體對流散熱和水分蒸發(fā)散熱的快慢。氣流速度過大，加快人體向環(huán)境散失熱量的速度，導(dǎo)致人體產(chǎn)生冷感覺。 4、環(huán)境平均輻射溫度 室外環(huán)境通過建筑物門窗、圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響室內(nèi)的熱濕環(huán)境。環(huán)境平均輻射溫度近似等于室內(nèi)各表面溫度的平均值，它決定人體輻射散熱的強度，進(jìn)而影響人體的冷熱感。 1.2建筑熱濕環(huán)境的評價方法、指標(biāo) 1、直接指數(shù)法 直接指數(shù)法是依據(jù)簡單的儀器對熱濕環(huán)境參數(shù)的測量值，或者通過適當(dāng)組合，作為

5、評價熱濕環(huán)境的指數(shù)，包括空氣干球溫度 ta、濕球溫度 ts、露點溫度 td、空氣相對濕度 a、空氣流速 v 等。 2、經(jīng)驗指數(shù)法 經(jīng)驗指數(shù)法是建立在受試者實驗的基礎(chǔ)上，讓若干受試者暴露在一定的熱濕環(huán)境下，根據(jù)其熱反應(yīng)來建立數(shù)據(jù)庫或擬合出一個經(jīng)驗?zāi)Ｐ停瑥亩玫揭粋€評價熱濕環(huán)境的綜合性指數(shù)，包括舊有效溫度、修正有效溫度、預(yù)測 24h 出汗率等。 3、理性指數(shù)法 理性指數(shù)法是利用人體熱平衡方程及人體體溫調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)模型來預(yù)測人在各種熱濕 環(huán)境條件下的反應(yīng)，從而對熱濕環(huán)境進(jìn)行評價。包括新有效溫度 ET*、標(biāo)準(zhǔn)有效溫度 SET、熱應(yīng)力指數(shù)、皮膚排汗率、預(yù)測平均投票值等。 4、我國關(guān)于熱舒適的規(guī)定 我國制定了

6、中等熱環(huán)境 PMV 和 PPD 指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定(GB/T180492000)，在該規(guī)范中，舒適的前提條件對人員的新陳代謝率和著裝衣阻有如下規(guī)定：人員是坐姿，從事輕體力活動(新陳代謝率 M1.2met)，所穿著服裝的熱阻夏季為 0.5clo，冬季為 1.0clo。GB/TI80492000 對適用條件具有一定的約束，適用于健康男性和女性，適用于室內(nèi)工作環(huán)境的設(shè)計或?qū)ΜF(xiàn)有室內(nèi)工作環(huán)境進(jìn)行評價。 1、冬季工況下主要進(jìn)行坐姿的活動(有供熱)，其舒適條件如下：作業(yè)溫度應(yīng)在 20和 24之間(22士 2)；平均氣流速度不大于 0.15m/s；相對濕度在 30%和 70%之間。 2、夏季工況下

7、主要進(jìn)行坐姿的活動(有空調(diào))，其舒適條件如下：作業(yè)溫度應(yīng)在 23及 26之間(24.5士 1.5)；平均氣流速度不大于 0.25m/s；相對濕度在 30%和 70%之間。 1.3改善建筑熱濕環(huán)境的方法 室外空氣溫濕度、太陽輻射、風(fēng)速與風(fēng)向的變化，可以通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)、門窗的傳熱、傳濕特性使熱量、濕量等滲透到室內(nèi)，影響室內(nèi)熱濕環(huán)境。 空調(diào)系統(tǒng)是改善室內(nèi)熱濕環(huán)境的主要途徑，隨著控制技術(shù)、計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對室內(nèi)環(huán)境的要求不斷提高，空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展日趨成熟。 在實際控制過程中，需要通過控制相關(guān)建筑設(shè)實現(xiàn)對可控因子的調(diào)節(jié)，與各可控因子相關(guān)的被控對象主要包括： 1）溫度:可以通過控制門窗、百葉窗簾、遮

8、陽板、空調(diào)設(shè)備實現(xiàn)對其的調(diào)節(jié)； 2）濕度:可以通過控制門窗、通風(fēng)設(shè)備、空調(diào)中的除濕加濕裝置實現(xiàn)對其調(diào)節(jié)； 3）氣流速度:可以通過控制門窗、通風(fēng)設(shè)備實現(xiàn)對其調(diào)節(jié)； 4）平均輻射溫度:可以通過控制門窗、百葉窗簾、遮陽板實現(xiàn)對其調(diào)節(jié)。 2.1建筑光環(huán)境評價要素及智能控制需求 影響光環(huán)境的因素主要有建筑光環(huán)境的影響因素：1.室外天然光 1）采光口 為了獲得天然光，人們在建筑外圍結(jié)構(gòu)上開了各種形式的洞口，裝上透明材料，稱為窗。2）遮光、控光設(shè)施 為了保證大進(jìn)深房屋室內(nèi)采光的均勻性，提高房屋深處的照度，可以裝設(shè)室內(nèi)室外水平反光板。 由于側(cè)窗的位置一般較低，人眼容易見到明亮的天空，形成眩光。為了減少側(cè)窗形成

9、的眩光，可以采用水平擋板、窗簾、百葉、綠化等辦法加以遮擋。3）光導(dǎo)照明 我國一些建筑建設(shè)在地下，無法通過開設(shè)采光口獲得天然光，這類建筑可以通過光導(dǎo)纖維將天然光引入室內(nèi)。在室外設(shè)置若干自然光采集器，將收集的天然光通過大量光纖，傳遞到室內(nèi)的發(fā)光器件上，再傳播到室內(nèi)空間。室內(nèi)發(fā)光器件相當(dāng)于室內(nèi)光源，改善地下建筑室內(nèi)光環(huán)境。 2、人工照明 當(dāng)使用天然光仍無法達(dá)到舒適的光環(huán)境時，可以使用人工照明營造良好的光環(huán)境，如開燈。2.2建筑光環(huán)境的評價指標(biāo) 無論是天然光還是人工光，都可以用照度水平、照度均勻度、亮度比（眩光）來評價。此外，天然光用采光系數(shù)、人工光用光源色溫和顯色性作為其特有評價指標(biāo)。 1、采光系數(shù)

10、 采光系數(shù)是天然采光的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)，是室內(nèi)某一點直接或間接接受天空所形成的照度與同一時間不受遮擋的該天空半球在室外水平面上產(chǎn)生的照度之比。 利用采光系數(shù)，可以根據(jù)室內(nèi)要求的照度換算出需要的室外照度，也可以根據(jù)室外某時刻的照度值求出當(dāng)時室內(nèi)任一點的照度。 2、照度水平 不同的照度水平給人眼帶來的視覺效果和主觀感受有所不同，照度過低易導(dǎo)致人眼疲勞和精神不振；照度過高也會刺激人眼，使人興奮。對于人眼視力而言，存在著最佳光環(huán)境照度水平，所以室內(nèi)光環(huán)境控制應(yīng)根據(jù)具體需要調(diào)節(jié)室內(nèi)照度水平。 3、亮度比 合理的亮度分布和室內(nèi)各個面反射率合適的選擇，有利于創(chuàng)造良好的建筑光環(huán)境。 4、色溫與顯色性 色溫與顯色性

11、是人工照明光源的評價指標(biāo)。光源的顏色質(zhì)量常用色表和顯色性兩個術(shù)語同時表示。光源的色表是光源的表觀顏色，而顯色性是指光源對其照射的物體顏色的影響作用。物體色是指光投射到物體上，物體對光源的光譜輻射有選擇地反射或投射對人眼所產(chǎn)生的顏色感覺。色溫是定量表示光源色表的參數(shù)，當(dāng)一個光源的光譜與黑體在某一溫度時發(fā)出的光譜相同或相近時，黑體的熱力學(xué)溫度就稱作該光源的色溫。光源色表和顯色性都取決于光源的光譜組成，但不同光譜組成的光源可能具有相同的色表，而其顯色性卻不盡相同；同樣，色表完全不同的光源可能具有相同的顯色性。 2.3改善建筑光環(huán)境的方法 通過分析建筑光環(huán)境的影響因素和室內(nèi)光環(huán)境的評價要素，以智能化技

12、術(shù)為手段，以天然光采光設(shè)施和人工照明為控制對象，以舒適、綠色光環(huán)境為目標(biāo)，采用天然光調(diào)控優(yōu)先、人工照明補償?shù)目刂撇呗?，對建筑室?nèi)光環(huán)境進(jìn)行智能控制。1）照度水平：可以通過控制門窗、遮陽板、百葉窗簾、人工照明實現(xiàn)對其的調(diào)節(jié)； 2）照度均勻度：可以通過控制反光板、人工局部照明實現(xiàn)對其的調(diào)節(jié)； 3）眩光：可以通過控制百葉窗簾、遮陽板實現(xiàn)對其的調(diào)節(jié)。 參考文獻(xiàn)：1 王娜，沈國民. 智能建筑概論. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010 2 黃建華，張慧. 人與熱環(huán)境. 北京：科學(xué)出版社，20113 焦楊，孫勇. 綠色建筑光環(huán)境技術(shù)與實例. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20124 劉念雄，秦佑國. 建筑熱環(huán)境M北